金识源专版高中生物第五章第四节能量之源__光与光合作用素材新人教版必修1.doc

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1、第5章第4节1.光合色素及其化学结构在叶绿体内，类囊体膜上的色素可以分为两类：一类具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数的叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。在类囊体膜中，上述色素并非散乱地分布着，而是与各种蛋白质结合成复合物，共同形成称做光系统的大型复合物（图17）。在叶绿素的分子结构（图18）中有一个卟啉环，卟啉环的中间结合了一个镁原子。卟啉环具有双键和单键交错的网络结构，使叶绿素分子对一定波长内的光具有较强的吸收能力。叶绿素分子还具有一个长的疏水性尾部，有利于叶绿素稳定地分

2、布在类囊体膜中。胡萝卜素是含有11个碳碳双键的化合物，有12种同分异构体，常见的是-胡萝卜素，叶黄素则是-胡萝卜素的衍生物。2.光合色素将能量汇集到反应中心光系统由捕光系统和光反应中心组成。其中，捕光系统又被形象地称做天线，它由数百个叶绿素等色素分子组成。这些色素分子有序地排列，使捕获的光能能够从一个叶绿素分子传递给另一个叶绿素分子，并最终将能量汇集到光系统的反应中心。反应中心是由蛋白质和一对特殊的叶绿素分子组成的跨膜复合体。在这个复合体中，能量被捕获并用于激发这对特殊的叶绿素分子中的电子。受激发的电子被迅速传递给相邻的电子受体，失去电子的叶绿素分子在相关酶的作用下，获得水中氧元素的电子而恢复

3、到稳定状态，水被氧化成氧气，并释放出H+。3.受激发的电子沿光合链传递，电子传递驱动ATP和NADPH的合成从反应中心叶绿素分子中激发的电子，沿着类囊体膜中的一系列电子传递体转移，组成光合链。光合链中能量的变化有两次起落，涉及两个光系统。从图19的左方看，光系统（由于历史的原因而被误称为光系统）的色素吸收光能以后，产生一个高能电子，并将高能电子传送到电子传递体Q（质体醌），传递到Q上的高能电子就好像接力赛跑中的接力棒一样，依次传递给细胞色素bf复合物（由细胞色素蛋白和血红素基团组成的复合物）、质体蓝素（一种分子量较小的含铜蛋白质）。电子传递驱动类囊体膜内的质子泵，在类囊体膜的两侧建立了质子梯度

4、。利用建立起的质子梯度，类囊体膜上的ATP合成酶合成了ATP。光系统反应中心的色素失去电子后则由水中氧元素获得电子，水则被分解成氧气和质子。这种由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程称为光合磷酸化。图19电子传递链类似于光系统，光系统的色素吸收光能以后，产生一个高能电子，传送到铁氧还蛋白（一种分子量较小的含有铁硫中心的蛋白质），光系统反应中心的叶绿素所失去的电子则由质体蓝素所传递的电子补充，激发的电子最后到达NADP+，生成NADPH。至此，光合作用形成了还原力强大的物质NADPH和高能物质ATP，为二氧化碳的固定和还原打下了基础。4.二氧化碳的固定和还原二氧化碳的固定和还原

5、是在叶绿体的基质中进行的，主要通过卡尔文循环。由于卡尔文循环的最初产物是3磷酸甘油酸（PGA），是含3个碳原子的化合物，因此又称三碳循环。首先，二氧化碳与1，5-二磷酸核酮糖（RUBP）结合，再加上水，生成2分子的3-磷酸甘油酸。这一反应是由叶绿体基质中的核糖二磷酸羧化氧化酶催化的。在ATP和NADPH的参与下，3-磷酸甘油酸进一步被还原为3-磷酸甘油醛。一部分3-磷酸甘油醛经过一系列生化反应，重新生成1，5-二磷酸核酮糖，维持卡尔文循环，另一部分被运入细胞质（图20），迅速转化为葡萄糖-1-磷酸和果糖-6-磷酸。这两者经过进一步的转化，形成磷酸蔗糖并经过水解而变成蔗糖。叶绿体中的3-磷酸甘油醛主要被转化为淀粉。这些淀粉可以暂时储存在叶绿体的基质中，然后水解成葡萄糖，转运到细胞质中。从图中的循环过程可以看出，每当3个二氧化碳分子进入该循环，就能净生成1个3-磷酸甘油醛分子，同时净消耗9分子ATP和6分子的NADPH。2